Multicore-processor: vad den är och vad den är till för

Den allmänna trenden är att hitta en flerkärnig processor i en persondator, så om du fortfarande inte vet vad vi pratar om är det dags att träffa dessa processorer. De har faktiskt varit med oss ​​i nästan ett decennium, vilket ger oss mer och mer kraft och större kapacitet att hantera information och förvandla vår maskin till verkliga datacenter med stationära datorer.

Innehållsindex

Flerkärniga processorer revolutionerade marknaden, först för konsumtion av stora företag och datacenter och sedan för vanliga användare, och därmed hoppade de in i en ny era av högpresterande utrustning. Till och med vår Smartphone har flerkärniga processorer.

Vad är processorns funktion på en dator

Men innan vi börjar se vad det här handlar om flerkärniga processorer är det värt att uppdatera lite minne, definiera vad en processor egentligen är till för. Kanske det verkar dumt i detta ögonblick, men inte alla känner till denna viktiga komponent i den aktuella eran, och det är dags.

Processorn, CPU eller Central Processing Unit, består av en elektronisk krets utformad av transistorer, logiska grindar och linjer med elektriska signaler som kan utföra uppgifter och instruktioner. Dessa instruktioner genereras av ett datorprogram och interaktion (eller inte) av en människa eller till och med andra program. På detta sätt kan vi utföra produktiva uppgifter baserade på data via datorer.

En dator och annan elektronisk enhet kunde inte tänkas utan närvaro av en processor. Det kan vara mer eller mindre komplicerat, men alla enheter som kan utföra en specifik uppgift behöver den här enheten för att konvertera elektriska signaler till data, och till och med till fysiska uppgifter, såsom monteringslinjer som är användbara för människor.

Vad är kärnan i en processor

Som alla andra komponenter består en processor av olika element inuti den. Vi kallar denna kombination av elementarkitektur, och den som vi för närvarande har i vår dators processor är x86, en uppsättning koder, parametrar och elektroniska komponenter som, tillsammans, kan beräkna dessa instruktioner helt enkelt genom att göra logiska och aritmetiska operationer.

CPU-struktur

Kärnan eller kärnan i en processor är enheten eller den integrerade kretsen som ansvarar för att bearbeta all denna information. Den består av miljoner transistorer utrustade med en funktionell logisk struktur och kan hantera informationen som kommer in i form av operander och operatörer för att generera de resultat som gör att program kan fungera. Det är då en processors grundläggande enhet.

För att få dig att låta består kärnan i en processor av dessa huvudelement:

• Styrenhet (UC): den ansvarar för att synkront styra processorns drift, i detta fall kärnan. Det ger order i form av elektriska signaler till de olika komponenterna (CPU, RAM, kringutrustning) så att de fungerar synkront. Aritmetisk-logisk enhet (ALU): den är ansvarig för att utföra alla logiska och aritmetiska operationer med heltal med de data som den tar emot register: registren är de celler som gör det möjligt att lagra instruktionerna som utförs och resultaten av operationen som utförs.

Vad är fler kärnor för?

Tillverkarens lopp om att ha den mest kraftfulla och snabbaste produkten har någonsin existerat, och inom elektronik är det inte annorlunda. På sin tid var det en milstolpe att skapa en processor med en frekvens på mer än 1 GHz. Om du inte vet det, mäter GHz antalet operationer som en processor kan utföra

GHz: vad är och vad är en gigahertz i datoranvändning

Loppet att ha mer GHz

Den första processor som nådde 1 GHz var DEC Alpha 1992, men när det gäller CPU för persondatorer var det inte förrän 1999 då Intel, med Pentium III och AMD, med sina Athlon- inbyggda processorer som nådde dessa siffror.. Vid denna tidpunkt hade tillverkare bara en sak i åtanke, " desto mer GHz desto bättre ", eftersom fler operationer kunde utföras per tidsenhet.

Efter några år hittade tillverkarna en gräns för antalet GHz-processorer, varför? eftersom på grund av den enorma mängden värme som genererades i dess kärna, sätter materialens integritet och kylflänsen som används till gränsen. På samma sätt utlöste konsumtionen för varje Hz att frekvensen ökades.

Loppet att ha fler kärnor

Vid denna gräns var tillverkarna tvungna att göra ett paradigmskifte, och det var så det nya målet framkom, " ju fler kärnor desto bättre." Låt oss tänka, om kärnan är ansvarig för att utföra operationerna, så ökar vi antalet kärnor vi kan fördubbla, tredubbla,… antalet operationer som kan göras. Uppenbarligen är det så, med två kärnor kan vi göra två operationer samtidigt, och med fyra kan vi göra 4 av dessa operationer.

Intel Pentium Extreme Edition 840

Målet som Intel satt upp att nå 10 GHz med sin NetBurst-arkitektur lämnades kvar, något som hittills inte har uppnåtts, åtminstone inte med de kylsystem som är tillgängliga för normala användare. Så det bästa sättet att uppnå god skalbarhet i kraft och bearbetningskapacitet var detta, med processorer med ett visst antal kärnor och även med en viss frekvens.

Dual-core-processorer började implementeras, antingen tillverkade två individuella processorer, eller mycket bättre, och integrerade två DIE (kretsar) på ett enda chip. Således sparar mycket utrymme på moderkorten, även om det kräver större komplexitet för implementeringen av dess kommunikationsstruktur med de andra komponenterna, t.ex. cacheminne, bussar, etc.

De första processorerna med mer än en kärna

Vid denna tidpunkt är det ganska intressant att veta vilka som var de första flerkärniga processorerna som dykte upp på marknaden. Och som ni kan föreställa er början som alltid, för företagsbruk på servrar, och också som alltid IBM. Den första flerkärniga processorn var IBM POWER4 med två kärnor på en enda DIE och en basfrekvens på 1, 1 GHz, tillverkad 2001.

Men det var inte förrän 2005 då de första dual core-processorerna för massförbrukning av användare dök upp på sina stationära datorer. Intel stal plånboken från AMD några veckor i förväg med sin Intel Pentium Extreme Edition 840 med HiperThreading, senare publicerade AMD Athlon X2.

Efter detta tog tillverkarna en körning och började introducera kärnor på ett kritiskt sätt, med den följdliga miniatyriseringen av transistorerna. För närvarande är tillverkningsprocessen baserad på transistorer på bara 7 nm implementerade av AMD i sin tredje generation Ryzen och 12 nm implementerade av Intel. Med detta lyckades vi införa ett större antal kärnor och kretsar i samma chip och därmed öka processorkraften och minska förbrukningen. Faktum är att vi har upp till 32-kärnprocessorer på marknaden, som är AMD: s Threadrippers.

Vad behöver vi för att dra nytta av processorns kärnor

Logiken verkar mycket enkel, infoga kärnor och öka antalet samtidiga processer. Men till en början var detta en verklig huvudvärk för hårdvarutillverkare och speciellt för programvarukreatörer.

Och att programmen var utformade (sammanställda) bara för att fungera med en kärna. Vi behöver inte bara en processor för att fysiskt kunna utföra flera samtidiga operationer, vi behöver också att programmet som genererar dessa instruktioner kan göra det genom att kommunicera med var och en av de tillgängliga kärnorna. Även operativsystem var tvungna att ändra sin arkitektur för att effektivt kunna använda flera kärnor samtidigt.

På detta sätt kom programmerarna igång och började kompilera de nya programmen med multicore-stöd, så att ett program för närvarande kan effektivt använda alla kärnorna som finns tillgängliga på datorn. Således multiplicerar trådarna för utförandet till nödvändigt belopp. För om förutom kärnor också begreppet exekveringstråd dök upp.

I en flerkärnig processor är det viktigt att parallellisera de processer som ett program kör, vilket innebär att varje kärna lyckas utföra en uppgift parallellt med en annan, och i följd, en efter den andra. Denna metod för att skapa olika uppgifter samtidigt från ett program kallas processtrådar, arbetstrådar, trådar eller helt enkelt trådar på engelska. Både operativsystemet och programmen måste kunna skapa parallella processtrådar för att dra fördel av processorns fulla effekt. Detta är högt som CAD-design, videoredigering eller program gör mycket bra, medan spel har ett sätt att gå.

Vilka är trådarna på en processor? Skillnader med kärnor

HyperTreading och SMT

Som ett resultat av ovanstående visas processortillverkarens teknologier. Den mest kända bland dem är HyperThreading som Intel började använda i sina processorer, och senare skulle AMD göra det i deras med CMT-teknik först, och sedan med en utveckling till SMT (Simultaneous Multi-Threading).

Denna teknik består av att det finns två kärnor i en, men de kommer inte att vara riktiga kärnor, men logiska, något som i programmering kallas bearbetningstrådar eller trådar. Vi har redan pratat om det tidigare. Tanken är att återigen dela upp arbetsbelastningen mellan kärnorna, segmentera var och en av de uppgifter som ska utföras i trådar så att de utförs när en kärna är fri.

Det finns processorer som bara har två kärnor, men har fyra trådar tack vare dessa tekniker. Intel använder det främst i sina högpresterande Intel Core-processorer och bärbara CPU: er, medan AMD har implementerat det över hela sin serie av Ryzen-processorer.

Vad är HyperThreading?

Hur vet jag hur många kärnor som min processor har

Vi vet redan vad kärnor är och vilka trådar är och deras betydelse för en flerkärnig processor. Så det sista vi har kvar är att veta hur vi vet hur många kärnor som vår processor har.

Du bör veta att Windows ibland inte skiljer mellan kärnor och trådar, eftersom de kommer att visas med namnet på kärnor eller processorer, till exempel i "msiconfig" -verktyget. Om vi ​​öppnar Task Manager och går till prestanda avsnittet, kan vi se en lista där antalet kärnor och logiska processorer för CPU visas. Men grafiken som kommer att visas för oss kommer att vara direkt den för de logiska kärnorna, precis som de som visas i Performance Monitor om vi öppnar den.

Hur vet jag hur många kärnor som min processor har

Slutsats och intressanta länkar

Vi kommer till slutet, och vi hoppas att vi värdefullt har förklarat vad en flerkärnig processor är, och de viktigaste begreppen relaterade till ämnet. För närvarande finns det riktiga monster med upp till 32 kärnor och 64 trådar. Men för att en processor ska vara effektiv är inte bara antalet kärnor och deras frekvens viktigt, utan också hur den är byggd, effektiviteten i dess databussar och kommunikationen och sättet att arbeta med sina kärnor, och här följer Intel en steg före AMD. Vi kommer snart att se de nya Ryzen 3000-talet som lovar att överträffa Intels mest kraftfulla stationära processorer, så håll dig uppdaterad efter våra recensioner.

Om du har några frågor eller poäng om ämnet eller vill klargöra något inbjuder vi dig att göra det med hjälp av kommentarrutan nedan.